適應(yīng)貴州黃壤生長的高氮綠肥品種篩選

(貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所/農(nóng)業(yè)部貴州耕地保育與農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測實驗站， 貴陽 550006)

綠肥作物是指可以利用其生長過程中所產(chǎn)生的全部或部分鮮體，直接或間接翻壓到土壤中作肥料，起到部分替代化肥、改良土壤的作用；或者是通過它們與主作物的間套輪作，起到促進主作物生長、改善土壤性狀等作用[1]，在我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中具有重要的發(fā)展意義。在生態(tài)農(nóng)業(yè)中，綠肥是重要的組成部分，不僅對養(yǎng)分礦物有富集作用，能夠給土壤增加大量新鮮有機物質(zhì)和多種有效礦質(zhì)養(yǎng)分，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[2-3]，又能改善土壤的物理狀況，同時還能改善生態(tài)環(huán)境[4-5]。相比于傳統(tǒng)的糞便有機肥，綠肥具有便于運輸、生長迅速、適應(yīng)性強、就地種植和施用等優(yōu)勢[6]。黃壤作為貴州省喀斯特山區(qū)主要的農(nóng)業(yè)土壤類型，面積分別占貴州土壤面積和我國黃壤面積的46.40%和25.3%[7]，貴州喀斯特山區(qū)黃壤質(zhì)地黏重，比水容量小，養(yǎng)分含量低，酸性較強，易發(fā)生水土流失，保水保肥能力相對較差，因此，如何改良黃壤地力，提高黃壤的肥力水平尤為重要。我國綠肥資源豐富，貴州省喀斯特山區(qū)應(yīng)用品種繁多[8-10]，但還田效果參差不齊。選擇高氮綠肥品種還田，不僅可以改良土壤，同時可進一步降低農(nóng)田氮肥施用量，更好的滿足國家化肥減施的戰(zhàn)略需求。本研究選取7種代表性綠肥品種，通過探討不同綠肥品種在貴州黃壤上生長、氮養(yǎng)分累積及留種情況，明確適宜貴州黃壤種植的綠肥品種，為貴州黃壤區(qū)高氮綠肥的推廣種植提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2017年11月至2018年5月在貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗基地進行。該地區(qū)屬亞熱帶濕潤溫和型氣候，試驗期間平均氣溫15.3 ℃，年平均濕度77%，平均降雨量為94.1 mm。試驗田塊土壤為貴州典型黃壤，基本理化性狀為：pH=6.0，全氮1.08 g·kg-1，有機質(zhì)22.08 g·kg-1，速效磷12.8 mg·kg-1，速效鉀122.1 mg·kg-1。

1.2 試驗材料與設(shè)計

供試綠肥品種共7種，分別為蘇箭3號箭筈豌豆、蘇箭4號箭筈豌豆、6625號箭筈豌豆、S 79-6號箭筈豌豆、333/A號箭筈豌豆、中箭120號箭筈豌豆和中苕10號苕子；根據(jù)以磷增氮的原理，供試肥料為過磷酸鈣(含P2O512%)。

試驗共設(shè)置7個處理，即7個綠肥品種；小區(qū)面積30 m2(6 m×5 m)，3次重復(fù)，隨機區(qū)組排列；整個生育期內(nèi)施用過磷酸鈣600 kg·hm-2。綠肥于2017年11月23日統(tǒng)一播種，播種量為每小區(qū)225 g(即75 kg·hm-2)，播種方式為條播，各處理按照其生育期擇期取樣和收獲。

表1 不同綠肥品種的生育期

品種 時期(月-日)播種期出苗期齊苗期分枝旺長期現(xiàn)蕾期初花期盛花期結(jié)莢期成熟期生育期/d蘇箭3號11-2312-1211-1903-0203-2504-0104-0604-1105-19177蘇箭4號11-2312-1211-1903-0203-2404-0104-0604-1105-191776625箭碗11-2312-1311-2003-0503-2604-0204-1104-1605-19177S79-6箭碗11-2312-1311-2003-0504-0104-1104-1504-1605-29187333/A箭碗11-2312-1111-1803-0504-0104-1004-1504-1906-15204中箭120號11-2312-1311-2203-0403-2304-0104-1104-1605-15173中苕10號11-2312-1111-2303-0504-1104-1904-2505-0507-05217

其他田間生產(chǎn)管理均采用當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)技術(shù)推廣部門的推薦技術(shù)。

1.3 測定與調(diào)查項目

生育時期及分枝數(shù)的調(diào)查：根據(jù)不同綠肥品種的生長，記錄生育時期并在生長旺盛期(2018年3月19日)調(diào)查不同綠肥品種的分枝數(shù)等生長指標(biāo)。

鮮草和干草的測定：于鮮草生物量最大期(2018年4月20日)，取有各品種綠肥植株10 m2，風(fēng)干至恒重，記錄干重，依次折算地上部生物量。

氮素累積量的測定：于鮮草生物量最大期，取有各綠肥品種植株，105 ℃下殺青30 min，60 ℃烘箱烘至恒重，濃H2SO4-H2O2消化，稀釋，利用AA 3流動注射分析儀進行測定[11]。

留種產(chǎn)量的測定：于不同綠肥的收獲期，分別測定留種產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)處理與分析采用Microsoft Excel 2003軟件及SPSS 17.0軟件，LSD法檢驗p<0.05水平上的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同綠肥品種生育期及分枝數(shù)的調(diào)查

不同生育期不同品種綠肥長勢見圖1。由表1可知，不同綠肥品種的生育期不同，苕子品種生育期長于箭筈豌豆品種。中箭120號箭筈豌豆的生育期最短，為173 d，低于其他箭筈豌豆和苕子品種4～44 d，屬早熟品種；333/A箭筈豌豆品種生育期為204 d，長于其他綠肥品種，屬于晚熟品種。中苕10號苕子的生育期為217 d，顯著長于箭筈豌豆品種，屬于晚熟品種。

表2結(jié)果表明，不同品種綠肥分枝數(shù)不同，箭筈豌豆品種多于苕子品種。蘇箭3號箭筈豌豆綠肥品種分枝數(shù)最多，為6.5個，多于其他處理0.6～2.1個，其中以中苕10號綠肥分枝數(shù)最少，為4.4個。

表2 不同綠肥品種的分枝數(shù)

品種 分枝數(shù)/個蘇箭3號箭筈豌豆6.5a蘇箭4號箭筈豌豆4.8c6625號箭筈豌豆5.9abS79-6號箭筈豌豆4.8c333/A號箭筈豌豆5.4b中箭120號箭筈豌豆4.8c中苕10號苕子4.4d

注：表中不同小寫字母表示達到5%上的差異顯著水平。下同。

2.2 不同綠肥品種鮮草及干草的產(chǎn)量

由表3可知，不同綠肥品種鮮草和干草產(chǎn)量差異較大。鮮草產(chǎn)量以6625號箭筈豌豆為最高，達到24 927 kg·hm-2，高于其他處理52～5 120 kg·hm-2，除與蘇箭3號箭筈豌豆和S 79-6號箭筈豌豆差異不顯著外，顯著高于蘇箭4號箭筈豌豆、333/A箭筈豌豆、中箭120號箭筈豌豆和中苕10苕子，其中中箭120號箭筈豌豆鮮草產(chǎn)量最低，為1 9807 kg·hm-2，顯著低于其他綠肥品種。干草產(chǎn)量方面，6625號箭筈豌豆干草產(chǎn)量為3 630 kg·hm-2，高于其他處理39～741 kg·hm-2，除與蘇箭3號箭筈豌豆和蘇箭4號號箭筈豌豆差異不顯著外，顯著高于其他綠肥品種，其中中箭120號箭筈豌豆干草產(chǎn)量最低，為2 889 kg·hm-2。

表3 不同綠肥品種的鮮草和干草產(chǎn)量

品種 鮮草產(chǎn)量/(kg·hm-2)干草產(chǎn)量/(kg·hm-2)蘇箭3號箭筈豌豆24875a3547ab蘇箭4號箭筈豌豆22497b3591ab6625號箭筈豌豆24927a3630aS79-6號箭筈豌豆23462ab3480b333/A號箭筈豌豆22307b3368bc中箭120號箭筈豌豆19807d2889d中苕10號苕子20159c3034c

圖1不同綠肥品種生長圖

2.3 不同綠肥品種的氮素累積量

測定不同綠肥的氮素含量，并折算氮素累積量(表4)。結(jié)果表明，不同綠肥品種的氮含量在1.605%～1.817%之間，差異不顯著，其中中苕10號氮含量為1.817%，高于其他綠肥品種。氮素累積量以6625號箭筈豌豆最大，為61.90 kg·hm-2，除與S 79-6號箭筈豌豆、蘇箭3號箭筈豌豆和333/A號箭筈豌豆差異不顯著外，顯著高于其他綠肥品種4.25～9.91 kg·hm-2，其中中箭120號箭筈豌豆氮素累積量最少，為51.99 kg·hm-2。

2.4 不同綠肥品種的留種量

由表5可知，豆科凈作條件下，不同品種留種量不同。6625號箭筈豌豆留種產(chǎn)量為1 254 kg·hm-2，高于其他品種1～740 kg·hm-2，除與333/A號箭筈豌豆差異不顯著外，顯著高于其他綠肥品種，中箭120號箭筈豌豆留種產(chǎn)量為701 kg·hm-2，顯著低于其他箭筈豌豆品種。中苕10號苕子留種產(chǎn)量為514 kg·hm-2，顯著低于箭筈豌豆品種187～740 kg·hm-2。試驗結(jié)果表明，在貴州黃壤區(qū)，6625號箭筈豌豆和333/A箭筈豌豆適宜留種種植，而苕子不適宜留種種植，只適合還田改土。

表4 不同綠肥品種的氮素含量及氮素累積量

品種 氮素含量/%氮素累積量/(kg·hm-2)蘇箭3號箭筈豌豆1.70260.38ab蘇箭4號箭筈豌豆1.60557.65b6625號箭筈豌豆1.70561.90aS79-6號箭筈豌豆1.77661.79a333/A號箭筈豌豆1.78360.04ab中箭120號箭筈豌豆1.80051.99c中苕10號苕子1.81755.13c

表5 不同綠肥品種的留種產(chǎn)量

品種 留種產(chǎn)量/(kg·hm-2)蘇箭3號箭筈豌豆911c蘇箭4號箭筈豌豆1065b6625號箭筈豌豆1254aS79-6號箭筈豌豆753d333/A號箭筈豌豆1253a中箭120號箭筈豌豆701d中苕10號苕子514e

3 結(jié)論與討論

綠肥作為一種易分解的有機肥，含有多種大量和中微量元素、有益微生物和各種活性酶可供作物吸收[12-13]，施用后能改善土壤肥力、增強微生物活性等，是一項顯著的農(nóng)田管理措施[14]。而選擇合適的綠肥品種，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起到?jīng)Q定性作用，適宜綠肥品種的選擇需要從綠肥的生物產(chǎn)量(鮮草量和干草量)以及養(yǎng)分累積量等多方面考慮。豆科綠肥通過根瘤固定空氣中的氮素，在同等條件下生產(chǎn)更多的生物量和養(yǎng)分，其肥料價值更高[15]，作為優(yōu)良的豆科綠肥作物，箭筈豌豆具有生育期短、適應(yīng)性廣、抗寒性強和營養(yǎng)價值高等優(yōu)點，具有廣闊的應(yīng)用前景[16-17]，同時其種子具有較高的蛋白質(zhì)含量[18-19]，因此如何獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)種子尤為關(guān)鍵。本試驗結(jié)果表明，箭筈豌豆和苕子均可獲得較高的鮮草、干草和氮素累積量，均可以作為還田使用；作為固氮綠肥，箭筈豌豆能較好的累積氮素，除中箭120號箭筈豌豆品種效果稍差外，其他箭筈豌豆品種固氮效果均好于苕子品種，其中6625號箭筈豌豆和S 79-6號箭筈豌豆干草產(chǎn)量和氮素累積量優(yōu)于其他箭筈豌豆品種，分別為3 630 kg·hm-2、61.90 kg·hm-2和3 480 kg·hm-2和61.79 kg·hm-2，固氮效果明顯。從留種產(chǎn)量看，中苕10號留種量顯著低于箭筈豌豆品種，且其生育期較箭筈豌豆更長，說明苕子不適宜留種種植，只適合還田改土。

黃壤作為貴州省面積最大的土壤類型，其具有質(zhì)地黏重，養(yǎng)分含量低，酸性較強，易發(fā)生水土流失，保水保肥能力相對較差等特點，不利于貴州農(nóng)業(yè)長久良性可持續(xù)發(fā)展。通過綠肥改良的方式，不僅能夠提高土壤孔隙度結(jié)構(gòu)和水分傳導(dǎo)孔隙度，達到改良土壤物理性質(zhì)的效果，還能增加土壤蓄水能力。同時，綠肥含有大量的N、P和K等養(yǎng)分元素，能在改良土壤物理性質(zhì)的情況下，同時提供作物生長所需養(yǎng)分，達到作物減肥增效的目的。2015年農(nóng)業(yè)部發(fā)布的《到2020年化肥使用零增長行動方案》[20]提出化肥“零增長”下的養(yǎng)分高效利用的發(fā)展目標(biāo)，減少化肥施用量，提高肥料利用率，因此在以后的研究中應(yīng)重視肥料減施方面的研究，在國家兩減的背景下，如何做到減肥高效成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)，單純的施用化肥很難提高肥料利用率，在施用化肥的情況下，應(yīng)當(dāng)增施綠肥等有機物料以提高養(yǎng)分利用率，因此，應(yīng)大力推廣綠肥的生產(chǎn)應(yīng)用。

結(jié)合鮮草與干草產(chǎn)量、氮素累積量及留種產(chǎn)量，箭筈豌豆和苕子均適合收割后還田改土，但苕子不適合留種，推薦6625號箭筈豌豆和S 79-6箭筈豌豆為貴州黃壤區(qū)種植還田的綠肥品種，6625號箭筈豌豆和333/A號箭筈豌豆為貴州黃壤區(qū)種植還田的留種綠肥品種。